Thiết kế kết cấu móng hộp

Luận văn tốt nghiệp thạc só GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN VĂN HẬU Tên đề tài: THIẾT KẾ KẾT CẤU MÓNG HỘP Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng công nghiệp Mã số: 23.04.01 LUẬN ÁN CAO HỌC TP HỒ CHÍ MINH – 06/ 2003 Trang Luận văn tốt nghiệp thạc só GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN HIỆP Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận án cao học bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN ÁN CAO HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ngày 07 tháng 07năm 2003 Trang Luận văn tốt nghiệp thạc só GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN HẬU Ngày, tháng, năm sinh: 02-09-1977 Chuyên ngành: Xây Dựng Dân Dụng Và Công Nghiệp Phái : nam Nơi sinh: Đồng Tháp Khoá : 11 I- TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ KẾT CẤU MÓNG HỘP II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nêu cần thiết dùng kết cấu móng hộp cho công trình nhà cao tầng - Xây dựng lý thuyết tính toán cho kết cấu móng hộp - Thiết lập lời giải cho toán móng hộp phương pháp phần tử hữu hạn (có so sánh lời giải luận văn với chương trình SAP 2000 ANSYS) - p dụng phương án móng hộp cho công trình cụ thể - Những kết luận kiến nghị cần thiết hoàn thành đề tài III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN VĂN HIỆP CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN VĂN HIỆP CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝNGÀNH TS BÙI CÔNG THÀNH Nội dung đề cương Luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày tháng năm KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Trang Luận văn tốt nghiệp thạc só GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô truyền đạt nhiều kiến thức quý báo suốt trình học Đặc biệt, em vô cảm ơn thầy hướng dẫn TS Nguyễn Văn Hiệp cung cấp ý tưởng tận tình giúp đỡ suốt trình hoàn thành luận văn Và em xin cảm ơn sâu đến bạn bè, đồng nghiệp động viên khuyến khích để em hoàn thành công việc Cuối cùng, em xin cảm ơn đến tác giả tài liệu tạp chí mà em tham khảo, giúp em có kiến thức cần thiết để thực đề tài Trang Luận văn tốt nghiệp thạc só GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp TÓM TẮT LUẬN VĂN CAO HỌC Hiện nay, công trình nhà cao tầng không ngừmg xây dựng, mà yêu cầu nhà cao tầng phải có tầng hầm Cho nên, vấn đề đặt tìm phương án móng vừa thoả yêu cầu chịu lực vừa tận dụng không gian sử dụng Phương án móng hộp đáp ứng yêu cầu đặt Móng hộp loại kết cấu rỗng, có khả phân phối lại nội lực kết cấu móng khống chế chuyển vị Luận văn tiến hành phân tích nhiều vấn đề: - Nêu rõ tính ưu việc cần thiết dùng kết cấu móng hộp - Thiết lập lời giải cho loại móng hộp số loại khác - Thiết lập toán móng hộp với hai lời giải: móng cứng tuyệt đối móng mềm hữu hạn phương pháp phần tử hữu hạn - Có áp dụng cụ thể công trình thực tế, từ rút nhiều kết luận bỗ ích - Biết chuyển mặt ngàm từ mặt móng bè lên mặt sàn tầng tính toán kết cấu thượng tầng Luận văn phân tích phương án móng đề cập cho công trình nhà cao tầng Trang Luận văn tốt nghiệp thạc só GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC Chương I: SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 I.6 Yêu cầu thực tế cho móng nhà cao tầng I.1.1 Tốc độ xây dựng nhà cao tầng I.1.2 Bố cục công trình Các giải pháp móng cho nhà cao tầng Móng hộp – tính tiện ích I.3.1 Sơ đồ kết cấu a) Các khái niệm b) Phân loại I.3.2 Các phương án kết cấu giải cho toán móng hộp a) Móng hộp thiên nhiên b) Móng hộp cọc (đóng, ép, nhồi) c) Móng hộp kết hợp với barrette (diafragm wall) I.3.3 Tính tiện ích Tình hình áp dụng 10 Sự cần thiết đề tài Kết luận giới hạn nghiên cứu 2 3 3 6 8 10 10 Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MÓNG HỘP II.1 II.2 II.3 Trình tự tính toán móng bè thông thường 12 Trình tự tính toán móng hộp 12 Thiết lập lời giải cho toán móng hộp 14 II.3.1 Móng hộp thiên nhiên 14 II.3.1.1 Loại móng hộp (không có giằng nắp đáy, sườn đặc) 14 a) Theo phương pháp móng cứng 14 b) Theo phương pháp móng mềm 19 II.3.1.2 Loại móng hộp (có giằng nắp đáy) 20 II.3.2 Móng hộp cọc ép (đóng, nhồi) 23 II.3.2.1Cọc gia cường toàn 23 a) Phương pháp móng cứng 23 b) Phương pháp móng mềm 27 II.3.2.2Cọc gia cường vị trí chân cột 27 Trang Luận văn tốt nghiệp thạc só II.4 II.5 II.6 II.7 GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp II.3.2.3 Cọc gia cường vị trí sườn móng a) Tính theo dãy băng riêng lẻ b) Tính theo dãy băng giao II.3.3 Móng hộp kết hợp với barrette II.3.3.1 Barrette liên tục II.3.3.2 Barrette không liên tục Phương pháp nghiên cứu đề tài Thiết lập sơ đồ tính II.5.1 Móng hộp cứng tuyệt đối thiên nhiên II.5.1.1 Cấu tạo II.5.1.2 Sơ đồ tính II.5.2 Móng hộp mềm hữu hạn đàn hồi (nền thiên nhiên) 34 II.5.2.1 Tải trọng tác dụng II.5.2.2 Sơ đồ tính II.5.3 Móng hộp tuyệt đối cứng cọc II.5.3.1 Cấu tạo II.5.3.2 Sơ đồ tính II.5.4 Móng hộp mềm hữu hạn cọc II.5.4.1 Tải trọng tác dụng II.5.4.2 Sơ đồ tính Những vấn đề tồn Kết luận chương II 28 28 29 30 32 32 32 36 37 30 32 32 33 34 35 36 36 37 37 40 40 Chương III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU MÓNG HỘP III.1 Vấn đề lựa chọn phương pháp phân tích 43 III.2 III.4 Thiết lập toán móng hộp cho phương pháp móng cứng tuyệt đối 43 III.2.1 Phần tử dầm chịu uốn hai nút 43 III.2.2 Đa giác xấp xó hàm độ võng góc xoay 43 III.2.3 Phương trình ma trận hàm dạng 43 III.2.4 Ma trận cứng phần tử 43 III.2.5 Véc tơ tải phần tử 44 III.2.6 Momen nút phần tử 44 III.3 Thiết lập toán cho kết cấu móng hộp theo mô hình đàn hồi 44 III.3.1 Phần tử đẳng tham số dạng tứ giác 44 III.3.2 Ma trận biến dạng chuyển vị 45 III.3.3 Ma trận độ cứng phần tử 47 III.3.4 Ma trận tải phần tử 48 III.3.5 Ma trận độ cứng 49 III.3.6 Ma trận độ cứng đàn hồi 50 Flowchart 51 Trang Luận văn tốt nghiệp thạc só GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp III.4.1 Sơ đồ khối cho chương trình móng hộp theo phương pháp móng cứng tuyệt đối 52 III.4.2 Sơ đồ khối cho chương trình tính mống hộp đàn hồi 53 III.5 Giới thiệu ngô ngữ lập trính 54 III.6 Lập trình 54 III.6.1 Chương trình móng hộp theo phương pháp móng cứng tuyệt đối 54 III.6.2 chương trình tính mống hộp đàn hồi 54 Chương IV: TÍNH TOÁN CỤ THỂ IV.1 Công trình áp dụng (74 Trần Hưng Đạo – Đà Nẵng) IV.1.1 Giới thiệu công trình nghiên cứu IV.1.2 Sơ đồ kết cấu IV.1.2.1 Mặt kết cấu công trình IV.1.2.2 Sơ đồ chất tải IV.1.3 Kết nội lực chân cột IV.2 Các phương án móng áp dụng cho công trình tiêu biểu IV.2.1 Phương án móng thiên nhiên IV.2.1.1 Ví dụ móng hộp IV.2.1.2 Ví dụ móng bè IV.2.1.3 So sánh hai phương án móng thiên nhiên IV.2.2 Phương án móng cọc IV.2.2.1 Ví dụ móng hộp IV.2.2.2 Ví dụ móng bè IV.2.2.3 So sánh hai phương án móng cọc IV.2.3 p dụng toán móng hộp cho hệ số khác IV.2.3.1 Biểu đồ minh hoạ IV.2.3.2 Nhận xét Chương V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ V.1 V.2 V.3 Kết luận Tồn Kiến nghị 56 56 56 56 56 58 58 58 69 79 87 87 88 Trang 58 63 64 69 74 76 79 Luaän văn tốt nghiệp thạc só GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp CHƯƠNG I: SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Trang Luận văn tốt nghiệp thạc só GVHD: TS Nguyễn Văn Hiệp CHƯƠNG I: SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU I.1 Yêu cầu thực tế cho móng nhà cao tầng nay: I.1.1 Tốc độ xây dựng nhà cao tầng: - Các nhà cao tầng Việt Nam xây dựng đưa vào sử dụng: + Sài Gòn Trade Center, 39 tầng, 36 Tôn Đức Thắng Q1, TPHCM + Thuận kiều Plaza ( đường Hùng Vương Q5, TPHCM) + Ocean Place Building ( góc Đồng Khởi Đông Du Q1, TPHCM) + Sài Gòn Tower ( đường Lê Duẩn Q1, TPHCM ) + Khách sạn Caravelle Q1, TPHCM + Sài gòn Tower (góc đường Lê Lợi Nam Kỳ Khởi Nghóa Q1, TPHCM) + Khách sạn Daewoo (đường Kim Mã, Hà Nội) + Hàng loạt chung cư cao tầng khác xây dựng Hà Nội TPHCM - Các công trình nhà cao tầng khai thác gần tối đa công suất sử dụng chủ yếu để làm cao ốc văn phòng, hộ cao cấp, chung cư… Với đà tăng trưởng kinh tế dân số số lượng nhà cao tầng Việt Nam chắn phát triển mạnh Vì vậy, cần phải có nghiên cứu để hoàn thiện dần thêm lý thuyết tính toán nhà cao tầng Trong đó, nghiên cứu hoàn thiện lý thuyết tính toán phương án kết cấu móng phù hợp cho nhà cao tầng việc cần thiết I.1.2 Bố cục công trình: Ở Việt Nam, công trình nhà cao tầng thường xây dựng thành phố lớn, thường có mặt chật hẹp, chí phải xây chen quỹ đất có hạn Điều có phần thuận tiện cho việc giao dịch, tận dụng sở hạ tầng (hệ thống giao thông, hệ thống điện, cấp thoát nước…) có thành phố mà đầu tư nhiều so với việc xây dựng ngoại ô Nhưng ngược lại, nhiều vấn đề kỹ thuật, cách thức thực chúng phức tạp Cho nên, thiết kế thực tế cần số giải pháp kỹ thuật phù hợp hỗ trợ đáp ứng yêu cầu đặt luận văn nhằm giải vấn đề – giải kết cấu hạ tầng nhà cao tầng Trang 10 ... TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ KẾT CẤU MÓNG HỘP II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nêu cần thiết dùng kết cấu móng hộp cho công trình nhà cao tầng - Xây dựng lý thuyết tính toán cho kết cấu móng hộp - Thiết lập... ích I.3.1 Sơ đồ kết cấu a) Các khái niệm b) Phân loại I.3.2 Các phương án kết cấu giải cho toán móng hộp a) Móng hộp thiên nhiên b) Móng hộp cọc (đóng, ép, nhồi) c) Móng hộp kết hợp với barrette... Nêu rõ tính ưu việc cần thiết dùng kết cấu móng hộp - Thiết lập lời giải cho loại móng hộp số loại khác - Thiết lập toán móng hộp với hai lời giải: móng cứng tuyệt đối móng mềm hữu hạn phương